罐頭食品殺菌技術研究進展

費 斐,薛風照,王學輝

罐頭食品殺菌技術研究進展

費 斐,薛風照,王學輝

綜述了目前國內外一些適合于罐頭類食品的殺菌技術,闡述了各種殺菌技術的應用研究現狀,展望了新型殺菌技術在罐頭食品生產中的應用前景。

罐頭殺菌;熱殺菌技術;冷殺菌技術;柵欄殺菌

罐頭食品歷來是軍用食品的主要組成部分,憑借容器的密封性與嚴格的殺菌程序,罐頭食品得以長久保鮮,從而滿足軍用食品長時間貯存的需求。殺菌技術是罐頭食品加工的核心技術之一,通過殺菌,可以有效地防止食品不受病蟲害及霉菌和細菌等微生物的危害。近年來,隨著科學技術的進步,傳統的食品熱力殺菌技術得到了全新的發展。同時,國內外也研制開發出了一系列可替代傳統熱殺菌食品加工技術的冷殺菌工藝,如超高壓殺菌技術、脈沖電場殺菌、輻照殺菌等已經開始和正在被研究。目前,已有部分冷殺菌技術應用到罐頭食品殺菌之中,有效改善了傳統罐頭的營養與品質。

1 熱殺菌技術

傳統的罐頭食品殺菌方法為熱力殺菌,熱殺菌法雖然能保證食品在微生物方面的安全,但熱能會破壞對熱敏感的營養成分,影響食品的質構、色澤和風味。目前,熱殺菌技術的主要研究動向是熱殺菌條件的最優化和熱殺菌設備。熱殺菌條件的最優化就是協調熱殺菌的溫度 -時間 (T-t)條件,使熱殺菌的效果達到最大程度保持食品本身營養成分與風味的作用。熱殺菌設備最常用的是蒸汽殺菌設備,其次是微波加熱殺菌設備和電阻加熱殺菌設備[1]。

1.1 含氣調理殺菌

含氣調理殺菌技術是針對目前普遍使用的真空包裝、高溫、高壓滅菌等常規加工方法存在的不足而開發的一種適合于加工各種方便菜肴食品、休閑食品或半成品的新技術。1990年,日本小野食品興業株式會社開發出含氣調理殺菌技術,它是通過將食品原材料預處理后,裝在高阻氧的軟包裝袋中,抽出空氣注入不活潑氣體并密封,然后在多階段升溫、兩階段冷卻的調理殺菌鍋內進行溫和式滅菌[2]。含氣調理殺菌鍋可設定單一式或多個殺菌階段。多階段升溫一般有預熱期、調理期和殺菌期 3個階段,每一階段殺菌溫度的高低和時間的長短,均取決于食品的種類和調理的要求。多階段升溫殺菌第 3階段的高溫域較窄,從而改善了高溫高壓(蒸汽)殺菌鍋因一次性升溫及高溫高壓時間過長,對食品造成的熱損傷以及出現蒸餾異味和糊味的弊端。

2 冷殺菌技術

隨著人們生活水平的提高,消費者對食品的要求也越來越高,在保證微生物安全的同時,還要最大程度保留食品原有的營養成分以及色澤、質構等品質。冷殺菌技術由于在殺菌過程中食品的溫度并不升高或升高很少,既有利于保持食品功能成分的生理活性,又有利于保持其色、香、味及營養成分,因此受到日益重視并進展很快。近年來,國內外研究出一些新的冷殺菌技術,如超高壓殺菌、輻射殺菌、超高壓脈沖電場殺菌、脈沖強光殺菌、紫外殺菌等冷殺菌技術。目前,除了超高壓殺菌已實現工業化生產外,其余冷殺菌技術大多處于實驗室研究階段,且多用于果汁類罐頭殺菌的研制,尚未形成市場化。

超高壓殺菌是一物理殺菌方法,指利用壓媒 (通常是液體介質,例如水)使食品在極高的壓力 (例如 100～1000 MPa)下產生酶失活、蛋白質變性、淀粉糊化和微生物滅活等物理化學及生物效應,從而達到滅菌和改性的物理過程[15]。超高壓殺菌在常溫或較低溫度下有效滅菌的同時,能夠較好地保持食品固有的口感、色澤及新鮮品質,且能延長食品的貨架期[16]。

1991年日本明治屋食品公司利用超高壓殺菌技術生產了世界上第一個高壓食品——果醬,并取得了良好的試銷效果[17]。目前,日本、美國和歐洲等國家在高壓食品的研究和開發方面走在了世界前列,對高壓食品的加工原理、方法及應用前景展開了廣泛的研究,取得了不少成果。我國主要是在果蔬、乳類、肉類等滅菌方面超高壓技術研究和應用的較多[18]。

超高壓殺菌技術在罐頭行業中主要應用于果醬類及果汁類罐頭的加工,近幾年來,已有學者對其在水果類罐頭中的應用展開了研究[19]。超高壓殺菌技術在魚類及肉類食品中主要應用于生鮮肉等“半烹調”食品,在肉類罐頭中的應用研究還很少。

3 柵欄殺菌

新型冷殺菌技術最大的優勢是在抑制微生物的同時,還能很好地保留食品的營養以及品質特性[20,21];但是也有許多研究表明一些冷殺菌也會影響食品的品質[22,23];再者,新型冷殺菌技術可以殺滅或抑制大部分的腐敗微生物,但對一些細菌孢子和酶很難使其失活,這就使一些冷殺菌技術的應用受到限制。為此,許多研究者利用柵欄技術,將不同的冷殺菌方式聯合起來,使各柵欄殺菌方式在低強度的作用下,就可起到加倍的殺菌保鮮效果[24]。

柵欄技術應用于食品保藏是德國 Kul mbach肉類研究中心Leistner(1976)提出的,他把食品防腐的方法或原理歸結為高溫處理、低溫冷藏、降低水分活度、酸化、氧化還原電勢、防腐劑、競爭性菌群及輻照等因子的作用,這些因子稱為柵欄因子。在食品保藏的數個柵欄因子中單獨或相互作用,形成特有的防止食品腐敗變質的“柵欄”,使存在于食品中的微生物不能逾越這些“柵欄”,這就是所謂的柵欄效應。而人們在食品保藏中采用的許多物理的、化學的以及生物的技術措施,都可稱之為柵欄技術[25]。

目前,國內已有利用柵欄技術對罐頭食品進行殺菌的相關報道。余堅勇等[26]報道以熱力殺菌、酸化、防腐劑分別作為柵欄因子,每種因子只用中等強度,從而有效解決豆芽、萵筍等蔬菜罐頭高溫殺菌造成的組織軟爛和過度酸化造成的品質下降問題。陳麗嬌和鄭明峰[27]報道了以水分活度、pH值、殺菌溫度和殺菌時間為主要柵欄因子,應用柵欄技術確定帶魚軟罐頭殺菌工藝的研究。

4 結論

罐頭食品是戰場上無可替代的作戰食品,是高原、邊防、島礁等駐守部隊不可缺少的主要補充食品,同時也是艦艇部隊遠航或長航中、后期的主要副食品。肉類罐頭在部隊專用食品中所占比例較大,如何提高和改進肉類罐頭的風味和質量,是部隊食品研究和生產的一項長期任務。蔬菜供應對于高原、邊防、海島、南沙、遠航或長航等缺蔬菜部隊來說是非常重要的問題,研究與開發保質期 2年以上,顏色和質地接近新鮮烹調的蔬菜罐頭新品種,現在仍是一大難題。各種新型冷殺菌技術的出現,為罐頭食品殺菌技術的發展提供了科學有力的支撐,目前已有部分冷殺菌技術應用于水果罐頭殺菌當中。新型殺菌技術的發展與應用,將有效改善傳統罐頭食品品質,提高罐頭食品的可接受性,有利于產生良好的軍事效益與經濟效益。

[1] 李汴生 .熱殺菌與非熱殺菌特性與方法[J].糧油加工與食品機械,2001,(7)：14-15.

[2] 張泓 .新含氣烹飪食品保鮮加工新技術[J].中國食品工業,1998,38(2)：40.

[3] 齊麗 .上海小野在創新中提高競爭力——訪上海小野食品機械有限公司[J].食品工業科技,2003,24(9)：8-9.

[4] 李中華,王學輝 .含氣調理食品加工新技術在艦艇遠航食品中的應用[J].海軍醫學雜志,2007,28(4)：330-332.

[5] 李清明,譚興和,何煜波,等 .微波殺菌技術研究進展[J].食品與發酵工業,2003,29(10)：86-89.

[6] 朱蓓薇 .實用食品加工技術[M].北京：化學工業出版社,2005：129.

[7] 余愷,胡卓炎,黃智洵,等 .微波殺菌研究進展及其在食品工業中的應用現狀[J].食品工業科技,2005,26(7)：185-189.

[8] 余愷,陳文文,胡卓炎,等 .荔枝罐頭微波殺菌的溫度及其貯藏期質構和顏色的變化[J].中國食品學報,2008,8(3)：94-100.

[9] 陳昌實,黃智洵,余愷,等 .糖水荔枝罐頭生產中應用微波殺菌技術的研究[J].食品與機械,2005,21(5)：49-53.

[10]芮漢明,蔣宇飛 .整雞軟罐頭微波殺菌工藝的研究[J].食品工業科技,2008,29(6)：134-137.

[11]芮漢明,陳號川,郭凱 .微波殺菌白切雞的工業化生產工藝要點[J].食品與發酵工業,2008,34(9)：81-83.

[12]耿建暖 .歐姆加熱及其在食品加工中的應用[J].食品與機械 ,2006,22(6)：144-146.

[13]高福成 .現代食品工程高新技術[M].北京：中國輕工業出版社 ,2004：317.

[14]楊萍芳 .歐姆殺菌新技術在食品工業中的應用[J].運城學院學報 ,2006,24(2)：32.

[15]魏靜,解新安 .食品超高壓殺菌研究進展[J].食品工業科技,2009,30(6)：363-367.

[16]Matser AM,Krebbers B,van den Berg RW,et al.Advantage of high pressure sterilization on quality of food products[J].Trends Food Sci Tech,2004,15(2)：79-85.

[17]孫斌,錢海剛 .超高壓技術在食品中的應用[J].科技資訊,2008,(3)：20-23.

[18]黃琴,賀稚非,龔霄,等 .超高壓滅菌技術及其在食品工業中的應用[J].四川食品與發酵,2008,44(3)：10-13.

[19]田瑩,莫文貴,李中華,等 .超高壓滅菌法生產圣女果罐頭的研究[J].食品工業科技,2009,30(6)：243-245.

[20]Cheftel JC.High pressure microbial inactivation and food preservation[J].Food Sci Technol Int,1995,1(2/3)：75-90.

[21]Patrick CW,Smelt JPPM. Inactivation of microorganisms with pulsed electric fields：potential for food preservation[J].Food Biotechnol,1997,11(3)：193-229.

[22]W illiamsA.New technologies in food preservation and processing[J].Nutr Food Sci,1994,94(1)：20-23.

[23]Wood OB,Bruhn CM.Position of the American dietetic association：food irradiation[J].J Am DietAssoc,2000,100(2)：246-253.

[24]孫衛青,樊康,徐幸蓮,等 .聯合冷殺菌技術的研究進展 [J].食品科學,2009,30(15)：249-252.

[25]趙志峰,雷鳴,盧曉黎 .柵欄技術在調理食品中的應用研究[J].食品科學,2004,25(6)：107-110.

[26]余堅勇,李碧晴,王剛 .柵欄技術原理在蔬菜罐頭中的應用[J].糧油加工與食品機械,2002,(10)：44-45.

[27]陳麗嬌,鄭明峰 .應用柵欄技術確定帶魚軟罐頭殺菌工藝的研究[J].農業工程學報,2004,20(2)：796-198.

TS29

A

1009-0754(2010)02-0181-03

200433 上海,海軍醫學研究所特食特裝研究室

經含氣調理殺菌處理的食品保質期可達到 2年以上,同時,在適中的溫度和時間下滅菌,能較完美地保存食品的品質和營養成分。目前已開發出 3700余種含氣調理食品,主要有主食類、肉食類、禽蛋類、水產類、盒飯類等[3]。含氣調理殺菌設備在國內現已得到應用,在軍內也首次應用于艦艇遠航食品的研制中[4]。

1.2 微波殺菌

微波殺菌是指將食品經微波處理后,使食品中的微生物喪失活力或死亡,從而達到延長保存期的目的。微波殺菌時食品本身成為加熱體,食品內外同時升溫,不需要利用傳熱介質的傳導和對流傳熱。因此相對傳統熱殺菌來說,微波殺菌具有加熱時間短、升溫速度快、能耗少、殺菌均勻、食品營養成分和風味物質破壞和損失少等特點[5]。

微波殺菌包括熱效應和非熱生化效應。微波作用于食品時,食品表里同時吸收微波能,溫度升高。食品中的微生物細胞在微波場的作用下,分子被極化并作高頻振蕩,產生熱效應,溫度快速升高,使其蛋白質結構發生變化,從而失去生物活性,導致微生物死亡或因受到嚴重干擾而無法繁殖[6]。非熱力效應是指在溫度沒有明顯變化的情況下,細胞所發生的生理、生化和功能上的變化,又稱生物效應。由于無法對非熱力效應殺菌效果的增強作用進行量化,為保證加工食品的微生物學安全性,在工藝設計過程中通常只考慮熱力效應[7]。

近年來,國內已有學者對微波殺菌技術在罐頭食品殺菌行業中的應用展開了研究。有人采用微波殺菌技術對荔枝罐頭的生產進行了相關研究報道[8,9],芮漢明和蔣宇飛[10]研究了整雞軟罐頭的微波殺菌工藝,并分析了白切雞的工業化生產工藝要點[11]。

1.3 歐姆殺菌

歐姆加熱又稱為直接電阻加熱,它是一種新型熱殺菌方法,借助于通入電流使食品內部產生熱量達到殺菌的目的[12]。對于帶顆粒的食品,采用歐姆加熱,顆粒的加熱速率約為 1～2℃/s,可縮短加工時間,得到高品質產品。目前,英國 APV Baker公司已制造出工業化規模的歐姆加熱設備,可使高溫瞬時技術推廣應用于含顆粒 (粒徑達 25 mm)食品的加工。自 20世紀 90年代以來,英國、日本、法國和美國已將該技術及設備應用于低酸性食品及高酸性食品的殺菌[13]。

目前,歐姆殺菌技術能夠處理的食品顆粒的最大尺寸限制了該技術在大顆粒物料上的應用。由于歐姆加熱的適用性由食品物料的電導率來決定,因此對于一些脂肪、油、酒精、骨、純凈水或晶體結構 (如冰)等非離子化的食品不適用該技術。歐姆殺菌技術在罐頭食品中主要應用于果蔬汁類罐頭食品的殺菌[14]。

2010-04-05)

(本文編輯：彭潤松)